JP2002023550A

JP2002023550A - 定着装置の温度測定装置

Info

Publication number: JP2002023550A
Application number: JP2000206666A
Authority: JP
Inventors: Masami Takeshita; 雅美竹下; Osamu Nishino; 修西野; Masato Miwa; 正人三輪; Tatsuo Matsuda; 達夫松田; Yasuhiko Nishino; 康彦西野; Yuji Uosaki; 雄二魚崎
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、定着装置の回転ロール表面温度を
測定、制御する装置に関するものであり、非接触式温度
検出手段の信頼性を高め、安価な温度測定装置を提供す
る。【解決手段】可動手段によって回転中の回転ロール表
面に接触させた接触式温度検出手段の検出結果と、非接
触式温度検出手段の検出結果を比較する比較手段を設け
た定着装置の温度測定装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転物の温度測定技
術に関するものであり、特に発熱手段を持った回転ロー
ルからなる定着装置の温度測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば電子写真装置において、未
定着のトナー像を発熱手段を内蔵した回転ロールと加圧
ロールにて記録用紙上に定着する定着装置の温度測定技
術としては、固定式の接触式温度検出手段である接触式
センサを回転ロールに常時接触させて、回転ロールの表
面温度を検出するものであった。このような接触式セン
サは、センサ単体の構造が単純で安価、かつその出力信
号を受ける側の電気回路も比較的単純な構成で高精度の
温度測定ができるという効果があった。しかし、接触式
センサが回転しているロールに接触しているため、回転
ロールの表面および接触式センサが摩耗するという課題
があった。

【０００３】このような課題の解決策としては、回転ロ
ール表面から輻射される赤外線を検知して温度を測定す
る非接触式温度検出手段、いわゆる赤外線センサを用い
た非接触温度検知方式が知られている。

【０００４】赤外線センサの温度検出部は、被測定物で
ある回転ロールから離れているため、センサ自身に浮遊
物やホコリ等が付着して汚れる場合がある。一般的に知
られている赤外線センサは、赤外線受光素子がキャップ
内にあり、赤外線透過窓が設けられているが、該赤外線
透過窓も汚れることがある。この場合、赤外線受光素子
が受ける赤外線量が減少すること、付着物による赤外線
センサ自体の温度変化による検知誤差、または、浮遊物
や障害物が放射経路に介在することによる赤外線の遮断
などを原因として、回転ロール表面からの正確な赤外線
量を検知できなくなる。特に、電子写真装置の定着装置
においては、未定着トナーをのせた記録用紙が発熱部を
持った回転ロールと加圧ロールのニップ部を通過するた
め、未定着トナーや紙粉の浮遊物、ジャムが発生した場
合の記録用紙が障害物となる可能性がある。回転ロール
は、効率的な定着のため表面温度を任意の範囲に制御し
ているが、前記障害が発生したとき、回転ロールの表面
温度を所望の温度に制御できなくなることがある。

【０００５】また回転ロールは、使用によって表面が摩
耗したりすると、表面の放射率が変化し、その場合赤外
線センサでは正確な温度測定ができないことがある。

【０００６】上記課題を解決する従来技術として、「特
開平５―１４９７９０号」があげられる。上記従来技術
は、加熱用の回転ロールの表面温度検出用赤外線センサ
に汚れ等が発生したとき、回転ロール停止時に接触温度
センサを回転ロールに接触させて表面温度を検出し、赤
外線センサの検出温度を補正するというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、回転
ロール停止時に接触温度検出手段を回転ロールに接触さ
せるものである。しかし、実際に非接触温度検出手段で
該回転ロールの温度を検出し温度制御が行なうのは、未
定着トナーを記録用紙に定着する回転ロール回転時であ
る。回転ロールが停止中には回転ロール表面の温度分布
が回転時より大きな差となって生じるため、温度制御精
度を向上させるためには、回転ロールの温度制御と同じ
条件で非接触温度検出手段の補正を行う必要がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】非接触式温度センサが回
転ロール表面の正確な温度検出ができなくなった場合で
も、適時回転時に接触される接触式温度検出手段から正
確な温度を検出する。

【０００９】したがって、非接触式温度検出手段の検出
温度と接触式温度検出手段の検出温度の差を算出すれ
ば、その差の大小により、非接触式温度検出手段の異常
を知ることができる。このような算出・判断は、電子写
真装置の制御装置もしくはネットワーク（インターネッ
ト、ＬＡＮ等）を介して接続されているホストコンピュ
ータなどによって行なわれる。

【００１０】差が僅かである場合には、汚れや個体差が
原因であると推定し、その差により非接触式温度検出手
段の出力結果（電圧もしくは温度等）を補正し、回転ロ
ールの表面温度制御をする。

【００１１】また、差がある値以上に大きくなった場合
には、電子写真装置のパネルもしくは電子写真装置とネ
ットワークを解して接続されているホストコンピュータ
等に異常を告知し、ユーザまたはサービスマン等に指示
し、なんらかの異常回避処置を行なわせること、あるい
は装置を停止することができる。

【００１２】接触式温度検出手段による温度検出は、回
転ロールの表面および接触式温度検出手段が摩耗する可
能性を伴うが、可動機構により回転ロールへの接触を行
なうため、回転ロールと接触式温度検出手段が接触する
時間を短くする等の切り換えができ、常時接触している
場合に比べ摩耗量はかなり減少する。

【００１３】本発明では、回転ロールの表面温度を所望
の温度に制御できなくなった場合、回転ロールの表面温
度を知ること、装置がその異常状態を告知することがで
き、または装置を停止することもできる。さらには装置
が自己修正を施すこともできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施例である定着装置の
温度測定装置の構成を図１に示す。

【００１５】非接触式温度検出手段である赤外線温度セ
ンサ１は、回転ロール３の表面温度を常時検出し、回転
ロール３内のヒータ４の電源を温度制御手段１２からの
信号でオン・オフすることで、回転ロール３の表面温度
を所望の温度に保つことができる。回転ロール３に押し
付けられた加圧ロール５は、回転ロール３の回転に伴っ
て回転することにより、記録用紙６に熱を与えながら搬
送搬送することができる。

【００１６】図示していないが、該定着装置は電子写真
装置内に組み込まれており、電子写真装置は、帯電手
段、露光手段、感光体、現像手段、転写手段など一般的
に知られている構成により、記録用紙に未定着トナー像
を形成している。

【００１７】接触式温度検出手段である接触式温度セン
サ２は、回転可能なシャフト７に固定されている。シャ
フト７の端部にはリンク８が取り付けられており、さら
にリンク８にはバネ９が取り付けられている。バネ９の
引っ張り力により、接触式温度センサ２の温度検知部ａ
は、回転ロール３の表面から離れた状態を保持してい
る。

【００１８】図２は接触式温度センサ２が回転ロール３
の表面に接触している状態を示す。

【００１９】リンク８に接続されているソレノイド１０
の可動部が、ソレノイド１０の励磁により引き込まれ、
バネ９の引っ張り力に打ち勝ってシャフト７が回動し、
接触式温度センサ２の温度検知部aが回転ロール３の表
面に接触する。この状態で接触式温度センサ２が回転時
の回転ロール３の表面温度を検出し、赤外線温度センサ
１の検出結果と比較手段１１によって比較することがで
きる。

【００２０】そして、ソレノイド１０の励磁動作を任意
に設定することにより、任意の頻度で赤外線温度センサ
１の出力確認、または修正を行うことができる。

【００２１】なお、比較手段１１としては、電気信号を
ハード的に比較する手段や、Ａ／Ｄ変換を通して算出さ
れた温度をソフト的に比較する手段などが例としてあげ
られる。

【００２２】接触式温度センサ２を回転ロール３に接触
させるタイミングは、汚れによる赤外線の減少を考慮し
て一定間隔で実施する。また、異物による赤外線経路の
遮蔽を考慮して、装置の起動時や、用紙等の詰りの復旧
作業を行った直後などに行なっても良い。ひとつの例と
しては、接触している時間を数秒〜数分間とし、５千〜
１万頁印刷するごとに１回接触させるといった制御方法
も考えられる。接触式温度センサを回転ロールに接触さ
せるタイミングは、印刷中、待機中、準備中等があげら
れるが、いずれも正確な温度比較を行なうためには赤外
線温度センサの温度測定時と同じ条件すなわち回転ロー
ル回転中とする。回転中に接触式温度センサを回転ロー
ルに接触させると摩耗が考えられるが、上記例のように
長時間のサイクルで接触している時間が短いため、摩耗
の発生をほとんど考えなくてよい。回転ロールの表面に
は、停止時など、温度分布を生じるなどの現象もある
が、回転時には赤外線温度センサにより精度よく安定し
てデータの検出ができる。また回転中で接触式温度セン
サを接触させるため、連続印刷中でも運転を止めること
なく確認、修正ができる。

【００２３】赤外線温度センサの確認、修正の例を示
す。

【００２４】回転ロールの表面層はＰＦＡで形成されて
おり、該ＰＦＡには温度限界値があり、約２３０℃を超
えると信頼性の問題がでてくる。従って、実際に未定着
トナー像の定着を行なう温度は、約１５０℃〜２００℃
近辺である。

【００２５】例えば、定着温度が約１８０℃であるなら
ば、ＰＦＡの信頼性を損なわない接触式温度センサの検
出値と赤外線温度センサの検出値の差（許容範囲とす
る）は設定温度の約±２７％といえる。なお、接触式温
度センサの検出値と赤外線温度センサの検出値の差が設
定温度の約±１０％であれば、より高精度の温度測定・
制御ができる。

【００２６】接触式温度センサの検出値と赤外線温度セ
ンサの検出値の差が、所望温度（回転ロールの設定温
度）の許容範囲内であったときには、汚れや個体差が原
因であると推定し、赤外線温度センサの補正によって対
処する。検出値の差を基に非接触式温度センサの検出結
果を補正し、回転ロールの表面温度制御をする。非接触
式温度センサの補正例としては、検出結果（センサが出
力した電圧値、測定温度値など）を加算・減算したり、
またはセンサ個々の特性を表す係数の値を変えたり、も
しくは回転ロールの輻射率の値をソフト上で変えたりと
いった方法があげられる。

【００２７】また、差が所望温度の許容範囲外となった
ときには、電子写真装置の信頼性に影響を与える事態と
判断し、電子写真装置に設けられたパネル（図示せず）
もしくは電子写真装置とネットワーク（インターネット
やＬＡＮ等）を解して接続されているホストコンピュー
タ等に異常を告知し、フィードバックしてユーザに装置
を停止させ赤外線温度センサの交換を指示したり、サー
ビスマンが現地に出向くといった方法を用いることとす
る。

【００２８】本実施例では、許容範囲内であれば赤外線
センサ出力の補正を行ない、許容範囲外であれば指示も
しくは運転停止としたが、使用条件によって変えても良
い。例えば、高精度の温度制御より制御方法を簡略化し
たいというのであれば、許容範囲より外れたときにエラ
ーのみを出し、許容範囲内であれば補正を行なわない方
法も考えられる。これは赤外線センサの出力値に対する
補正値が複雑であったとき、補正値を保存する記憶領域
等の削減といった効果がある。

【００２９】なお、非接触式温度検出手段の例として
は、サーモパイル、焦電型センサ、薄膜サーミスタ等の
赤外線センサがあげらる。

【００３０】接触式温度検出手段の例としては、サーミ
スタ、熱電対等があげられる。特に回転ローラとの接触
時間を少なくするため、熱容量が小さく応答性が速いも
のが望ましい。高精度の温度測定を実現するため、温度
検知部ａとシャフト７の間は熱的に絶縁されていると、
いっそう良い。また温度分布の影響を極力少なくするた
めには、非接触式温度検出手段と接触式温度検出手段の
回転ロール上の測定位置が近いほうが望ましい。

【００３１】接触式温度センサと非接触式温度センサ
は、回転ロールの回転軸方向に複数個配置した構成とし
ても良い。

【００３２】また本実施例では、加熱手段を有する回転
ロールと加圧ロールからなる定着装置について述べた
が、加熱手段を有する回転ロール２本を一対とし、記録
用紙をニップ領域に通過させることで、記録用紙両面の
未定着トナー像を同時に定着する定着装置でも、同様の
効果を得ることができる。この場合、それぞれの回転ロ
ールに接触式温度センサと非接触式温度センサを一対ず
つ設けても良い。また、非接触式温度センサでそれぞれ
の回転ロールの表面温度を測定し、接触式温度センサを
ひとつとしてそれぞれの回転ロールに交互に接触する構
成とすれば、簡略化した温度測定装置となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、検知誤差要因の多い非
接触式温度検出手段の課題を解決することができ、信頼
性の高い、高精度の回転ロール表面の温度制御ができ
る。したがって、従来からの課題であった接触式温度セ
ンサによる回転ロールの摩耗を未然に防止する事がで
き、回転ロールの寿命を伸ばすことができる。つまり、
ランニングコストの安価な装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である定着装置の温度測定装
置の模式図である。

【図２】本発明の一実施例である定着装置の温度測定装
置の模式図である。

【符号の説明】

１…非接触式温度センサ、２…接触式温度センサ、３…
回転ロール、４…ヒータ、５…加圧ロール、６…用紙、
７…シャフト、８…リンク、９…バネ、１０…ソレノイ
ド、１１…比較手段、１２…制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｅ３３５３３５ (72)発明者松田達夫茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者西野康彦茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内 (72)発明者魚崎雄二茨城県ひたちなか市武田1060番地日立工機株式会社内Ｆターム(参考） 2G066 AC16 BA01 BA08 BA09 BB15 BC15 CA15 CB01 CB03 2H027 DA12 DE10 EA12 EC20 ED25 EE07 EF06 EF09 EK03 GB07 HA02 HA14 HB01 HB16 2H033 AA18 AA42 BA31 BA32 BA34 BB17 BB28 CA04 CA06 CA07 CA30 CA34 CA48 3K058 AA22 AA42 AA45 BA18 CA02 CA23 CA31 CA70 CA92 CC06 CE17 DA02 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段を有する回転ロールと、回転ロ
ールの表面温度を制御する制御手段を備えた定着装置に
おいて、回転ロールの表面温度を検出する非接触式温度検出手段
と、回転ロールの表面に接触し回転ロールの表面温度を
検出する接触式温度検出手段と、接触式温度検出手段を
回転ロール表面に回転ロール回転時に接触させる可動手
段と、該非接触式温度検出手段の検出した回転時の回転
ロール温度と該接触式温度検出手段の検出した回転時の
回転ロール温度を比較する比較手段を設けたことを特徴
とする定着装置の温度測定装置。
【請求項２】比較手段による比較結果が、所定値内の
ときは非接触式温度検出手段の測定値に補正を行ない、
所定値を超えたときは非接触式温度検出手段の点検をユ
ーザもしくはサービスマンに指示、又は運転停止するこ
とを特徴とする請求項１記載の定着装置の温度測定装
置。